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Umweltbezogener Gesundheitsschutz

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Nickel als Beispiel für die Anwendung des Human-Biomonitorings in der Umweltmedizin

Was ist Nickel? Chemische Eigenschaften, Vorkommen und Verwendung

Nickel (Ni) ist ein silberweißes geschmeidiges Metall. Es kommt als elementares Nickel (Ni0), Ni+1, Ni+2, Ni+3 und Ni+4 vor und wird zu 90% aus Nickelsulfid-Erz gewonnen. 40% des Jahresaufkommens von etwa 750.000 Tonnen werden für die Produktion rostfreier Stähle verwendet. Das Metall geht auch in rund 300 Legierungen ein. Es ist zudem ein essentielles Spurenelement im menschlichen Körper. Nickelverbindungen werden unter anderem als Katalysatoren, Pigmente und in Batterien benutzt. Im Haus ist die Anwendung der oberflächlichen Vernicklung von Bauteilen in der Hausinstallation und die Verwendung als Legierungselement von Loten und Armaturwerkstoffen von Interesse. Der Mensch kann zudem über folgende weitere Quellen mit Nickel in Berührung kommen:

• über Schmuck (Modeschmuck, Piercing),
• über Gebrauchsgegenstände wie z. B. Küchenzubehör, Wasserkocher mit offenerer Heizspirale,
• über Geld (nickelhaltige Münzen),
• über Werkstoffe, die beim Zahnarzt oder in der Medizin Verwendung finden (Zahn-, Hüftendoprothesen),
• am Arbeitsplatz (Dentallabor, Musiker, Kassierer).

Aufnahme und Ausscheidung von Nickel

Die Bevölkerung nimmt Nickel bzw. Nickelverbindungen über Nahrung, Trinkwasser und Luft auf. Dabei stellt die Nahrung die mengenmäßig bedeutsamste Quelle dar. Die durchschnittliche tägliche Nickelaufnahme liegt zwischen 90 µg und 280 µg pro Person. Durch Verzehr besonders nickelhaltiger Lebensmittel kann die tägliche Aufnahme auf bis zu 1000 µg steigen. Pflanzliche Lebensmittel enthalten mehr Nickel als tierische Produkte. Folgende Tabelle gibt einen groben Überblick über die Vielzahl nickelreicher Lebensmittel. Zu berücksichtigen ist, dass die Nickelgehalte stark schwanken.

Alphabetische Liste nickelreicher Nahrungsmittel, Getränke und Nahrungsergänzungsmittel

• Aal
• Algenpräparate
• Ananas
• Backpflaumen
• Backpulver
• Beerenfrüchte (Erdbeeren, Himbeeren, Heidel- und Johannisbeeren)
• Brasse
• Broccoli
• Buchweizen
• Feigen
• Getreidekörner
• Frühstückscerealien (Getreidevollkornflocken, Haferflocken, Cornflakes, Müsli)
• Hirse und Hirseprodukte
• Hülsenfrüchte
• Hecht
• Hefetabletten
• Hering
• Hummer
• Innereien
• Kohlgemüse (Blumen-, China-, Grün-, Rosenkohl)
• Lauch
• Linsen
• Lakritz
• Makrele
• Mais und Maisprodukte (Polenta, Popcorn, Cornflakes, Tortilla, Maizena, Mondamin)
• Nüsse (Erd-, Hasel-, Walnüsse)
• Ölsamen (Mohn, Sesam, Sonnenblumenkerne)
• Pellkartoffeln
• Pilze
• säurehaltige Lebensmittel
• Schokolade und Schokoladenprodukte
• Soja und Sojaprodukte (Tofu, Sojafleisch, Sojamilch)
• Spargel
• Tee
• Thunfisch
• Vollkornprodukte
• Zander

Die Zufuhr von Nickel über die Lunge durch Belastungen der Außen- und Innenraumluft ist in der Regel vernachlässigbar gering. Nur das Rauchen leistet einen gewissen Beitrag zur inhalativen Zufuhr. So wird angenommen, dass über das Rauchen einer Packung Zigaretten zusätzlich 4 µg Nickel pro Person zugeführt werden. Der Hauptanteil des aufgenommenen Nickels wird über den Kot und über den Schweiß, geringe Mengen auch über den Harn ausgeschieden.

Gesundheitliche Bedeutung

Nickelverbindungen mit Ausnahme von metallischem Nickel sind als krebserzeugend für den Menschen vor allem bei Einatmen eingestuft. Nickel ist zudem das häufigste Kontaktallergen. Nach einer vorausgegangenen Sensibilisierungsphase gegen Nickel, in der das Immunsystem Kontakt mit Nickel hat und stimuliert wird, kann sich eine Allergie in Form einer allergischen Kontaktdermatitis entwickeln. Sie zeigt sich zunächst durch Entzündungen, Rötungen und Schwellungen zum Beispiel an Fingern, Händen und Augenlidern. In deren Folge können sich Ekzeme an den Ellbogen und großflächig am ganzen Körper ausbilden.

Bilder mit freundlicher Genehmigung der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie, TU München.

Nickelsensibilisierung bei Frauen und Männern

Junge Frauen sind häufiger von einer Nickelallergie betroffen als junge Männer (Grafik 1). Bei älteren Patientinnen sind die Sensibilisierungsraten ebenfalls niedriger (bei 45- bis 58- jährigen Patientinnen 17,5%, bei einem Alter über 58 Jahre: 7,5%.).
Die Auswertungen der zeitlichen Verläufe bei Patienten in dermatologischen Kliniken im Zeitraum von 1992 bis 2001 ergaben zwar, dass bei jungen Frauen unter 31 Jahren die Sensibilisierungshäufigkeiten zurückgegangen sind, doch sie betrugen im Jahr 2001 immer noch 25,8%. Der Rückgang wird auf staatliche Maßnahmen in Deutschland zurückgeführt. So gibt es einen Nickelgrenzwert für Bedarfsgegenstände, die nicht nur vorübergehend Körperkontakt haben wie Ohrringe, Uhrenarmbänder aus Metall oder Piercings.

Als Hauptursachen der Sensibilisierung werden bei jungen Frauen und Männern Ohrlochstechen, "Body Piercing" und Tragen von Modeschmuck betrachtet. Dagegen werden als mögliche Ursachen, die das Ekzem auslösen und unterhalten können, alle vorher dargestellten Quellen diskutiert. Die allergologische Bedeutung der Nickelzufuhr über Lebensmittel wird für die Mehrheit der Nickelallergiker als gering angesehen. Die geringe Anzahl an Patienten, deren Ekzem durch die Nickelzufuhr über die Nahrung unterhalten wird, muss eine spezielle Diät an nickelarmen Lebensmitteln halten.

Untersuchungen zur Belastung des Menschen

Die Konzentrationen im Urin werden zur Charakterisierung der Belastung des Menschen benutzt. Allerdings liegen nur wenige repräsentativen Untersuchungen über die Belastung der Normalbevölkerung vor (siehe Links zur Kommission Human-Biomonitoring und zum Kinder-Umweltsurvey auf der rechten Seite). Dies ist vor dem Hintergrund der analytischen Schwierigkeiten beim Nachweis von geringen Nickelmengen im Urin nicht verwunderlich. Denn in einer Bremer Querschnittsuntersuchung aus den 90er Jahren, bei der 610 Proben aus einem Kollektiv von ca. 500 Frauen und Männern untersucht wurden, lagen 22,5% der Messwerte unter der Nachweisgrenze von 0,4 µg Nickel/l Urin. In folgender Tabelle und Abbildung sind die Ergebnisse der Untersuchung zusammengefasst und mit dem derzeit gültigen Referenzwert, der von der von der Human-Biomonitoring-Kommission des Umweltbundesamtes unter Berücksichtigung von Literaturdaten festgelegt wurde, verglichen.

Nickelgehalte im Urin [µg/g Kreatinin] (modifiziert nach [Jöckel 1996])

	Anzahl Probanden	%-Anteil unter NG	P 50	P 95	Maximum	Referenzwert
Männer	429	23,1	0,79	3,12	10,10	3
< 50 Jahre	43	14,0	0,82	2,57	3,75	-
50-60 Jahre	134	24,6	0,73	2,68	7,04	-
> 70 Jahre	71	25,4	1,01	4,24	10,10	-
Frauen	164	18,9	1,31	4,88	10,45	3
< 50 Jahre	30	13,3	1,33	3,2	3,5	-
50-60 Jahre	45	13,3	1,3	3,93	6,3	-
> 70 Jahre	35	22,9	1,75	6,97	8,08	-

• NG: Nachweisgrenze
• P 50: 50. Perzentil des Bremer Kollektivs
• P 95: 95. Perzentil des Bremer Kollektivs
• Referenzwert: 95. Perzentil bei Berücksichtigung der Untersuchungsergebnisse aus mehreren Untersuchungen

Grafik 2: 95%-Werte der Nickelgehalte im Urin (modifiziert nach [Jöckel 1996])

In den Ergebnissen deuten sich die wissenschaftlich diskutierten alters- und geschlechtsabhängigen Unterschiede an. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass 2,6mal mehr Männer als Frauen untersucht wurden. Zudem schwanken die Einzelwerte innerhalb der untersuchten Kollektive deutlich, wofür Faktoren wie z. B. Aufnahme und Ausscheidung von Nickelverbindungen, Medikamenteneinnahme und unterschiedliche Expositionsquellen in Betracht gezogen werden. Bei Patienten mit Nickelallergie wird eine erhöhte Nickelausscheidung kontrovers diskutiert. Aber nicht einmal der Einfluss des "Lifestyle"-Faktors Rauchen auf die Uringehalte ist bei Gesunden und Patienten mit Nickelallergie bisher durch Untersuchungen ausreichend gesichert.

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